Для разработки системы водопонижения, осушения строительных котлованов и водоснабжения используют наиболее распространенный тип водозаборных сооружений - скважины. Если глубина скважины (колодца) достигает водоупора, т.е.
пронизывает весь водоносный слой, то такую скважину называют совершенной. В случае, когда дно скважины остается в водоносном слое, то ее называют несовершенной (висячей). Скважины, которые раскрывают безнапорные (грунтовые) воды, называют грунтовыми.
При откачке воды из водоносного горизонта в самой скважине и вокруг нее на некотором расстоянии уровень воды понижается, причем наибольшее снижение имеет место в скважине, а чем дальше от нее, тем понижение уровня меньше и на некотором расстоянии совсем исчезает. Это объясняется сопротивлением движению воды со стороны частиц горных пород.
Через некоторое время после начала откачки снижение уровня воды в скважине и вокруг нее прекращается, а это значит, что количество воды, поступающей в скважину, равно количеству воды, из нее выкачивают, т.е. устанавливается так называемый динамический уровень. Таким образом, вокруг скважины, из которой откачивают воду, образуется депрессионная поверхность. Кривая, ограничивающая депрессионную поверхность, называется депрессионной кривой (рис. 5.13). Движение подземных вод в скважины происходит в виде радиального потока.
Для определения дебита (количество воды, которая может скачиваться в течение длительного времени) совершенной скважины используют закон Дарси. Согласно рис. 5.13 приняты следующие обозначения величин:
Н - мощность водоносного слоя, м;
h - динамический уровень воды в скважине после снижения, м;
S - величина снижения уровня воды, м;
R - радиус поверхности депрессии, м;
r - радиус скважины, м;
х и у-текущие координаты, г.
Для того, чтобы определить дебит, нужно знать площадь поверхности, через которую поступает вода к скважине. Вода просачивается через поверхность, концентрическую с поверхностью самой скважины, и представляет собой поверхность цилиндра с переменными радиусом х и высотой в.